подавление скин-эффекта в жилах 2500 мм2
( статья в "Кабеле")

В рубрике Ноу-хау майского номера "Кабеля" с.4-7 есть забавная статья ( know-how - знаю, как).
Там речь о кабелях с жилами 1600-2000-2500 мм2.

Очень интересен рис.2, где показано распределение токов в жиле при стандартной конфигурации проволок и предлагаемой немской компанией Зюйдкабель. (Südkabel)
В стандартной заметен развитой скин-эффект, то есть оттеснение тока к периферии жилы (тут максимум плотности).
А в ноу-хау этот максимум оттянут в объём жил. Более того, ближе к оси жилы есть ещё локальный максимум плотности.
В целом распределение токов по сечению по утверждению авторов статьи от ООО "СистеК" более равномерное.

Как можно понять из текста, ключ к такой конфигурации токов - скрутка жил из изолированных проволок ( эмалью или собственным окислом) .
Видимо, это что-то из технологии литц (litzendraht).

Между прочим, разработана теория, с помощью которой :
1. Можно попытаться расшифровать это самое ноу-хау.
2. Размазать токи ещё равномернее, нежели показано на упомянутом рисунке.

---

Точнее, "Милликен".(см. например, http://www.kp-info.ru/images/File/2008%201%2018-21.pdf , http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPM&rn=9143&DocNumber=67325&TypeFile=html)

Если подобная технология изготовления ТПЖ позволяет равномерно распределять токи по сечению, а ,возможно,еще и повысить их плотность вдоль сердечника (оси), то значит ли это, что процессом можно управлять изменяя толщину изоляции проволок в повивах?
Я понимаю это так: раз плотностью токов теперь можно управлять, то должна появиться формула пересчета сечения ТПЖ от "традиционного" варианта к "инновационному", что позволит либо снизить сечение ТПЖ за счет более эффективного использования, либо увеличить токовую нагрузку.Как следствие, применение подобных технологий должно снизить стоимость кабельных линий. Так вот она какая "энергоэффективность", а то все лампочки,да лампочки...

http://kabel-news.ru/issue/articles/articles_283.html

Спасибо за разъяснение, но предложенные расчеты не предусматривают изготовление ТПЖ по технологии, предлагаемой немцами. Если я правильно понял,то при изготовлении ТПЖ больших сечений из круглых изолированных проволок,появляется возможность контролировать нагрузку кабеля(повысить передаваемую мощность или понизить ее используя часть проводника). А это снизит потери и увеличит КПД. Идея немцев именно я этом, или я глубоко заблуждаюсь?

Появляется возможность эффективнее использовать все сечение жилы (убирается скин-эффект)...а то жила крупного сечения, без выполнения сегментирования, работает как "трубчастая", то есть внутренние проволоки - с "недогрузом", верхние - с "перегрузом"...
Оффтоп:
Евгений Михайлович, у Вас, часом, никто из родственников не воевал в Корее в 50-х в чине ппк?
176 ГвИАП Вишняков С.Ф.

---

Я дал эту ссылку лишь для того что бы продемонстрировать, что и жилу Милликен в варианте с центральной частью или без - все равно, рассчитать некоторым продвинутым инженерам-физикам не составляет принципиального труда. Прежде всего, для этого нужен соответствующий вычислительный инструмент, например пакет ELCUT. Еще интереснее построение (с использованием этого или аналогичного пакета) алгоритма автоматизированного выбора оптимизированной конструкции (пример http://www.kabel-news.ru/issue/articles/articles_534.html).

Кстати, жила силового кабеля без проводящей сердцевины - давно известный прием. (Чуть позже найду довольно старый патент на эту тему.)
Милликен без сердцевины - выглядит маслом-масленным.

Дык на ВВ ОРУ (110-330кВ) применяются трубчатые шины...
Скорее всего, по этой причине...

---

Видимо, не заблуждаешься.

Технология литц подразумевает такую скрутку жил из изолированных проволок, при которой они как бы гуляют по сечению проводника из периферии к центру. В результате чего эффекты скин и близости как бы усредняются.

Между прочим, это не моя гипотеза. Её мне, как понится, подсказал Бюрократ.

Но в технологии литц скрутка намного более сложная, нежели показанная на рисунках в статье. И она должна, по логике, обеспечивать намного более равномерную, чем показано на рисунке, "размазку" токов по сечению.

Кроме того, показанное в статье распределение токов по сечению - скорее всего расчёт. И, скорее всего, именно из соображений усреднения. Можно опытаться повторить его, но просто лень.

Тем паче, что, повторяю, есть теория, с помощью которой того же, если не лучшего, эффекта можно добиться гораздо более простым способом.

---

Давайте, валите все на меня...

В описании полезной модели
http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPM&rn=9143&DocNumber=67325&TypeFile=htmlесть слова:
"Известна жила типа «MILLIKEN» (патент DE 4036169), скрученная из 6 сегментов, где для снижения эффекта близости и поверхностного эффекта отдельные неизолированные проволоки меняют свое расположение по длине жилы."

Это документ, а частную переписку к ДЕЛу не пришьешь...

добавлено 29.06.2010 в 10:22

Мысль по ходу пьесы:
кстати чередование отдельных проволок местами во всем хорошо, кроме одного - неучета фактической длины кабеля в КЛ. Для полного усреднения "неравенства" отдельных проволок длина кабеля должна быть несравнимо больше отдельного "участка чередования".

"Известна жила типа «MILLIKEN» (патент DE 4036169), скрученная из 6 сегментов, где для снижения эффекта близости и поверхностного эффекта отдельные неизолированные проволоки меняют свое расположение по длине жилы."

И все-таки мы говорим о разных технологиях - у немцев проволоки изолированные. В Вашем случае мне все очень понятно: проволоки при скрутке меняются местами (перемешиваются в определенном порядке) и при определенной длине КЛ достигается усреднение, но зачем изолировать проволоки? Может с изолированными проволоками упрощается технология скрутки, а желаемого эффекта "подавление скин-эффекта" добиться проще? И как в таком случае ставятся муфты, зачищается каждый проводок?

Да, в статье это описано на стр. 5
"...возникает необходимость снятия лака при монтаже кабельной арматуры. В отдельных случаях для этого необходимо дорогостоящее оборудование."

---

Нет, никто из моих родственников в Корее не служил.
Впрочем, вопрос с моей фамилией сам по себе не совсем прост.
Дело в том, что совсем недавно я узнал стра-а-ашную тайну: на самом деле я и мой родитель - Сомовы.
А как родитлеь стал Вишняковым - темь.

---

но зачем изолировать проволоки? Может с изолированными проволоками упрощается технология скрутки, а желаемого эффекта "подавление скин-эффекта" добиться проще
Лично мне изоляция проволок представляется излишней.

Дело в том, что контактное сопротивление проволок на порядки величины больше их собственного.
А если учесть ещё и неизбежные окисные плёнки и прочую грязь на поверхности...

Другой вопрос, что саму величину контактного сопротивления вряд ли возможно проконтролировать или как-то разумно им управлять.
Да и в процессе эксплуатации он может меняться.

Так что из этих соображений, а также прочей эстетики с грамматикой, это сопротивление грамотно с самого начала сделать (бесконечно) большим.
Хотя практически оно, что десяток мегом, что десяток миллиом ...

---

Даже в порядке подхалимажа ? :shuffle:

---

Спасибо! Думаю окончательное слово за разработчиками этой технологии. Наверное они имеют право что-то нам не договаривать и недопоказывать.
Что-то не слышно Ункомтех с высокотемпературным АСт из алюмо-циркониевого сплава.
Был на их семинаре в Ростове-на-Дону - вопросов было больше,чем ответов. Может есть какие новости?

Ну, так они и пишут: ноу-хау - знаем, как скрутить, чтоб размазать ток по объёму.

Но ,между прочим, не пишут про укрутку проволок. Особенно про то, как на ней сказывается их перестановка в сегменте жилы .
Впрочем, на это обстоятельство косвенно указывает Бюрократ, обращая внимание на полную длину КЛ.

---

Даже в порядке подхалимажа ?

На форуме как-то недавно поднимался вопрос о том, что не желательно разделять ТПЖ силовых кабелей на несколько. Ибо возможна недогрузка одной (разное сопротивление зажимов и т.д.) и, соответственно, перегрузка другой.
А у жил типа Миликен (где скрутка из изолированных проволок или обмотанных сегментов) не может быть такого?

Ну, у них-то, невзирая на "изоляцию", линейный контакт есть...это же не отдельные изолированные жилы с отдельными аппаратными зажимами

---

А линейный контакт каким образом проходит? Ведь сегменты обмотаны, проволоки изолированы. Или специально создают этакие "дыры" для этого контакта?

А если две соседние стренги крутить не в одном, как традиционно, а в противоположных направлениях, то скин эффект будет подавляться за счет эффекта близости, току деваться некуда, он будет выталкиваться вглубь.
Самый вероятный технологический вариант стренгу одного направления недокручивать, она докрутися при общей скрутке, а соседку крутить с меньшим шагом - она при общей скрутке открутится и не потеряет при этом формы.

---

Вы эту ситуацию можете изобразить?

Может, и так, но вот моя хилая интуиция бубнит, что це можуть буты марны зусилля.
Из того соображения, что эффект близости и скин - это одно и тоже. В том смысле ,что это - два разных явления одной сущности - диффузии переменного магнитного поля в проводник. И тут тот факт, что этот проводник раздробили на кучу мелких, не особо важен, так как основную роль играет общий размер жилы.

Кроме того, та же интуициция гнусно подшётывает, что и перестановка позиции проволоки в пучке (сегменте) из периферии жилы к её центру и обратно вообще вряд ли особо пользительна: по любому скин будет оттеснять ток к поверхности жилы и выключать её приосевой объём.

Впрочем, положительный эффект может быть достигнут, если таковая перестановка подключает к работе некоторые другие электромагнитные явления, компенсирующие скин.
Но о них в статье - ни звука, хотя в природе они существуют и, судя по приведенной в статье картинке, аккурат и использованы.

---

Даже при отсутствии поперечной гальванической связи между отдельными проволоками?

Да, собственно, понятие "изоляции" там весьма условное...корректнее было бы назвать "слой материала с большим сопротивлением" ИМХО...
Вот, только что сфотографировал разделанную жилу...
Извините за качество - телефоном фоткал.

---

Да.
Это и интуяйция шепчет и расчёт в Элкат подтверждает: всли жилу раздробить в ряд параллельных проволок, то картина распределения токов в целом практически не изменяется.

Дело тут в том, что приосевые объёмы жилы выключает противоэдс магнитного поля её токов в целом.

Поэтому если мы периферийную проволочку с большим током попытаемся затолкать в центр жилы, то она этот ток быстренько потеряет, отдав его проволочкам, выныривающим из центра. Как непосредственно через межпроволочные гальванические контакты, так и, надо думать, через одноимённые ёмкости.

Конечно ,некоторая размазка токов при это может происходить, как это и видно на рис.2 статьи. Но , как видно там же, эффект в целом не шибко впечатляющий.
Что и следовало ожидать.

---

Те, кто ратует за жилу Милликен, в основном рассуждают в том смысле, что каждая отдельная проволочка многопроволочной жилы за счет скин-эффекта вытесняет свой персональный ток ближе к своей персональной поверхности и благодаря отсутствия поперечного обмена током с соседними проволочками вроде как должна зараработать гигантская поверхность всех проволок, вместо небольшой поверхности молоитной жилы. Да только оказывается, что за счет взаимного влияния все совсем не так радужно. Впрочем радужно только для "расщепленной жилы" типа фазы ЛЭП, где расстояния между отдельными составляющими проводами ОДНОЙ фазы достигает метров.

добавлено 30.06.2010 в 14:06

Опечатка. Вместо:
молоитной жилы

следует читать:
монолитной жилы

Именно так.
Расстояние между секциями одной фазы должно быть намного больше поперечного размера секций. С тем, чтобы существенно снизить межсекционное взаимодействие.
Кроме того, при этом очень полезно перемешать в пространстве секции разных фаз.
Например, как это показано на рис.2 уже засвеченной тут статьи
http://kabel-news.ru/issue/articles/articles_283.html

Но в ЛЭП всё это нетрудно организовать, а вот в компактном кабеле ...

добавлено 30.06.2010 в 15:08

Кстати, выше уже упомянуто, что скин можно попытаться подавить с помощью других электромагнитных приёмов.
Если кабельную публику это интересует , можем её просветить на сей предмет.

---

Интересует...просю просветить

---

Как Вы видите, уважаемый Евгений Михайлович, интересует.
Вопрос о рецензии и об очередности публикования материалов в КАБЕЛЬ-news - предмет выходящий за рамки форума.

Но в двух словах это не скажешь.
Тут целая статейка.
Если её , конечно, ещё и опубликуют.

---

"Если кабельную публику это интересует , можем её просветить на сей предмет."

Интересует! :)))

Лень!

---

Это очень хорошая причина.
Кто-то говорил , что вообще весь техпрогресс - следствие здоровой лени.

Но причина может быть и в другом. Не исклчюено, что и во внутереннем ощущнении того, что на таком пути вряд ли получится нечто путное:

Ибо ток будет выталкиваться, но не внутрь жилы, а наружу, куда и положено при скин-эффекте и родственной ему близости.

---

Интересно, как в более сложном случае будет работать подход к подавлению скин-эффекта?
http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPAT&rn=6093&DocNumber=2396617&TypeFile=html

Да так же, поскольку при наличии большого количества плакированных алюмием ( медью) стальных проволок можно просто усреднить мю и ро .
Вот если один-два повива, то ,конечно, может быть морока. Но тольколишь рп ипостроении моделей ELCUT

И ещё одна деталь.
Как показало моделирование в ELCUT сталемедных жил, наличие ферромагниого материала рядом с медью увеличивает плотность тока в меди.
Каковой эффект может быть использован для повышения кпд стале-алюминиевых композитных проводов.

добавлено 22.08.2010 в 12:54

Да, и ещё.
Повышенная , вообще говоря, мю композита ведёт к тому, что у проводов должен быть гораздо сильнее выражен скин-эффект, чем у алюминиевых или медных жил..
И технология его подавления в сталелалючминевых композитах может оказаться весьма эффективной.
К тому же , толщина алюминия на стали - степень свободы, которую тоже лепо использвать для оптимизаций.

---